Türkiye'de yaşlanan rüzgâr enerji santrallerinin yeniden güçlendirme potansiyelinin teknik ve ekonomik analizi

Abstract

Rüzgâr enerjisi, yenilenebilir enerji kaynakları arasında hem küresel ölçekte hem de Türkiye'de elektrik üretiminde giderek daha önemli bir rol üstlenmektedir. Ancak rüzgâr enerjisinin ilk yaygınlaştığı dönemlerde kurulan santrallerin önemli bir bölümü, günümüz teknolojik gelişmeleri karşısında düşük verimlilik, artan işletme ve bakım maliyetleri ile sınırlı üretim potansiyeli gibi sorunlarla karşı karşıya kalmaktadır. Bu bağlamda, mevcut rüzgâr enerji santrallerinin daha modern ve verimli türbinlerle yenilenmesini ifade eden yeniden güçlendirme (repowering) uygulamaları, hem enerji üretiminin artırılması hem de mevcut altyapının daha etkin kullanılması açısından stratejik bir seçenek olarak öne çıkmaktadır. Ayrıca, 2026 yılında gerçekleştirilecek COP31 kapsamında belirlenen konulardan birinin enerji dönüşümü olması, düşük karbonlu enerji sistemlerine geçişin küresel ölçekte giderek artan önemini ortaya koymakta ve yenilenebilir enerji teknolojilerinin etkin kullanımını daha da kritik hâle getirmektedir. Bu tez çalışmasının temel amacı, Türkiye'de işletmede bulunan eski rüzgâr enerji santrallerinin yeniden güçlendirme potansiyelini teknik ve ekonomik açıdan kapsamlı bir şekilde değerlendirmektir. Bu kapsamda, Türkiye'de işletmeye giriş tarihleri itibarıyla en eski santraller arasından seçilen 14 rüzgâr enerji santrali detaylı olarak incelenmiştir. Çalışmada kullanılan yöntem, gerçekleşen üretim verileri ile enerji üretim modellemesini birleştiren veri temelli ve karşılaştırmalı bir analiz yaklaşımına dayanmaktadır. Her bir santral için, saatlik gerçekleşen üretim verileri kullanılarak enerji üretim modelleri oluşturulmuş; bu modeller, EMD-WRF veri setinden elde edilen uzun dönem rüzgâr verileri kullanılarak kalibre edilmiştir. Model performansı, ortalama mutlak hata, kök ortalama karesel hata, normalize hata değerleri ve Pearson korelasyon katsayısı gibi istatistiksel ölçütler yardımıyla değerlendirilmiştir. Kalibre edilen modeller kullanılarak, mevcut türbin konfigürasyonları için uzun dönem enerji üretimleri hesaplanmış; yeniden güçlendirme senaryolarında ise daha yüksek göbek yüksekliğine ve daha büyük rotor çapına sahip yeni nesil türbinler için üretim tahminleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen teknik sonuçlar, bütüncül bir finansal modelleme yaklaşımı ile ekonomik analizlere entegre edilmiştir. Enerji üretim modellemesi sürecinde, her bir santral için saha bazlı olarak belirlenen ölçeklendirme katsayıları kullanılmıştır. Bu katsayıların %69 ile %100 aralığında değiştiği görülmüş; görece düşük katsayıların türbin yaşlanması, performans kayıpları ve artan bakım–kesinti sürelerini işaret ettiği değerlendirilmiştir. Buna karşılık yüksek katsayı değerleri, model ile gerçekleşen üretim arasındaki uyumun güçlü olduğunu göstermektedir. Yeniden güçlendirme analizleri sonucunda, incelenen tüm santrallerde net enerji üretiminde anlamlı artışlar elde edilmiştir. Mevcut durumda yıllık net enerji üretimleri yaklaşık 29–424 GWh aralığında değişirken, yeniden güçlendirme sonrasında bu değerlerin 46–543 GWh aralığına yükseldiği görülmüştür. Santral bazında üretim artış oranları %22 ile %68 arasında değişmekte olup, bazı santrallerde üretim artışlarının %60'ın üzerine çıktığı tespit edilmiştir. Kapasite faktörü açısından bakıldığında, santrallerin mevcut uzun dönem kapasite faktörlerinin %24–%41 aralığında olduğu belirlenmiştir. Yeniden güçlendirme sonrasında ise kapasite faktörlerinin %39–%50 aralığına yükseldiği; kapasite faktörü artışlarının %18 ile %68 arasında değiştiği hesaplanmıştır. Bu sonuçlar, modern türbin teknolojilerinin aynı saha sınırları içerisinde rüzgâr enerjisinden daha etkin yararlanılmasını sağladığını ortaya koymaktadır. Teknik kazanımlara paralel olarak gerçekleştirilen ekonomik analizlerde, yeniden güçlendirme projelerinin finansal açıdan büyük ölçüde cazip olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Mevcut santral altyapısının korunabilmesi sayesinde sermaye harcamalarının tamamen yeni bir santral kurulumuna kıyasla daha sınırlı kaldığı ve geri ödeme sürelerinin büyük ölçüde 6–7 yıl aralığında yoğunlaştığı görülmüştür. İç kârlılık oranlarının büyük ölçekli santrallerde %16–%18, orta ölçekli santrallerde %15–%16, küçük ölçekli santrallerde ise %14–%15 bandında gerçekleştiği; rüzgâr potansiyeli sınırlı olan bazı santrallerde ise iç karlılık oranı değerlerinin %10'un altına düştüğü tespit edilmiştir. Sonuç olarak bu tez, yeniden güçlendirme uygulamalarının Türkiye'deki eski rüzgâr enerji santralleri için tek tip bir çözüm olmadığını, ancak uygun rüzgâr potansiyeline sahip, yeterli ölçeğe ulaşmış ve doğru teknik-ekonomik analizlerle desteklenen santrallerde hem enerji üretimi hem de ekonomik performans açısından çok güçlü kazanımlar sağlayabildiğini ortaya koymaktadır. Elde edilen bulgular, yeniden güçlendirme kararlarının saha bazlı, veri temelli ve bütüncül bir değerlendirme süreci sonucunda verilmesi gerektiğini göstermekte; bu uygulamaların uygun mevzuat düzenlemeleri ile desteklenmesi hâlinde Türkiye'nin enerji dönüşüm hedeflerine önemli katkılar sunabileceğini ortaya koymaktadır.